Vì sao người Nhật thường xây nhà bằng gỗ, nhưng vẫn chống cháy hiệu quả?

Nói tới Nhật Bản, chúng ta nghĩ ngay tới đảo quốc với những ngôi nhà truyền thống, được làm theo phong cách Wagoya, là thiết kế gồm có cột trụ và xà ngang chủ yếu được làm bằng gỗ và các vật liệu tự nhiên khác như giấy, rơm hay đất sét.

Việc sử dụng chất liệu thiên nhiên trong kiến tạo nên công trình nhà ở giúp người Nhật thích nghi được với thiên nhiên khắc nghiệt, nhưng lại có một nhược điểm là dễ dàng bị phá hủy nếu một đám cháy bùng phát.

Để giải quyết vấn đề này, vào đầu những năm 1970, người Nhật đã tạo ra vật liệu mới có khả năng chống cháy nhưng vẫn giữ được các đặc tính của gỗ. Về cơ bản, họ kết hợp gỗ và thép để phát triển một bộ phận tựa như gỗ dán nhiều lớp (có tên gọi là glulam), tạo ra mối liên kết bền chắc, với khung thép bao quanh.

Khi glulam tiếp xúc với nhiệt độ cao, bề mặt của thành phần này vẫn bắt lửa. Tuy nhiên cùng lúc đó, một lớp than sẽ được hình thành, có chức năng như một lớp phủ chống cháy và tác dụng cách nhiệt.

Cách bố trí này giúp vật liệu có thể ngăn chặn nhiệt độ trong khung thép tăng lên một cách vô cùng hiệu quả. Khi ngọn lửa dần hạ nhiệt do bị bao quanh bởi vật liệu chống cháy, thành phần glulam sẽ chỉ cháy âm ỉ mà không bị phá vỡ liên kết, giúp cấu trúc của ngôi nhà bền vững.

Trên thực tế, nguyên tắc xây dựng dựa trên glulam được cho là đã có từ những năm 1860. Bằng sáng chế đầu tiên của vật liệu này xuất hiện vào năm 1901 khi Otto Karl Freidrich Hetzer, một thợ mộc đến từ Weimar, Đức, khám phá ra việc dùng nhiều lớp gỗ và khung thép, rồi dán lại với nhau để gia tăng độ bền.

Tính hiệu quả từ vật liệu này được khẳng định sau rất nhiều vụ cháy thử nghiệm được giới chức địa phương thực hiện. Trên cơ sở đó, khái niệm Hybrid Timber (tạm dịch: gỗ kết hợp) đã được hình thành ở Nhật, và được đưa vào Luật Tiêu chuẩn Xây dựng sửa đổi năm 2000.

Cũng từ đó, người Nhật có thể sử dụng các bộ phận kết cấu từ Hybrid Timber để xây dựng nên các tòa nhà 4 - 5 tầng như khu dân cư, tòa nhà văn phòng, khu thương mại.

Dẫu vậy, việc sử dụng vật liệu này vẫn có một số hạn chế, bất cập.

Đầu tiên đó là những đặc tính của gỗ, vật liệu sẽ dễ dàng bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi độ ẩm và có thể ảnh hưởng đến độ bền của công trình. Bên cạnh đó là tình trạng phân hủy sinh học của vật liệu, có thể diễn ra ở bất cứ đâu.

Theo một ước tính, trong môi trường ẩm ướt, độ bền và cong uốn của vật liệu Hybrid Timber có thể giảm đến 43,5%.